Tài liệu Tìm hiểu về virtual local area networks (vlans)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -------*------- BÁO CÁO BÀI TẬP LỚP Môn: Mạng viễn thông Đề tài: TÌM HIỂU VỀ VIRTUAL LOCAL AREA NETWORKS (VLANs) GVHD : Đinh Quốc Hùng Sinh viên thực hiện: STT Họ và tên MSSV 1 Trần Việt Hưng 1611448 2 Lê Văn Quý 1813756 3 Đỗ Minh Long 1810287 4 Phạm Nguyễn Hồng Sang 1813812 TP.HCM, ngày 10 tháng 5 năm 2021 BÁO CÁO NHIỆM VỤ VÀ ĐÓNG GÓP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CỦA TỪNG THÀNH VIÊN NHÓM S Họ và T tên T MSSV Nhiệm vụ Đóng góp Tìm hiểu Trần 1 Việt Hưng 161144 8 VLAN, tổng hợp, làm file 25% powerpoint trình chiếu Tìm hiểu về 2 Lê Văn 181375 Quý 6 thiết bị chuyển mạch 25% Switch, chỉnh sửa báo cáo Tìm hiểu 3 Đỗ Minh 181028 VLAN, mô Long 7 phỏng trên 25% phần mềm Tìm hiểu tổng Phạm 4 quan về mạng Nguyễn 181381 máy tính, làm Hồng 2 file Sang powerpoint trình chiếu 2 25% Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 5 năm 2021 NHÓM TRƯỞNG (Ký tên và ghi rõ học tên) Long Đỗ Minh Long Mục lục 1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống mạng máy tính....................................................................3 1.1. Định nghĩa hệ thống mạng........................................................................................................3 1.2. Mục tiêu kết nối mạng máy tính...............................................................................................3 1.3. Các dịch vụ mạng.....................................................................................................................3 1.3.1. Các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính...............................................................3 1.3.2. Các dịch vụ phổ biến trên mạng máy tính.........................................................................4 1.4. Cấu trúc mạng máy tính............................................................................................................4 1.4.1. Kiểu điểm – điểm (point to point).....................................................................................5 1.4.2. Kiểu đa điểm hay quảng bá (point to multipoint, broadcasting)........................................5 1.4.3. Một số kiểu hình mạng cơ bản..........................................................................................5 1.5. Giao thức mạng máy tính..........................................................................................................6 1.5.1. Khái niệm giao thức mạng máy tính.................................................................................6 1.5.2. Chức năng của giao thức...................................................................................................6 1.6. Cáp mạng – phương tiện truyền................................................................................................8 1.6.1. Đặc trung cơ bản của đường truyền..................................................................................8 1.6.2. Các loại cáp mạng...........................................................................................................10 1.7. Phân loại mạng.......................................................................................................................12 3 1.7.1. Phân loại mạng theo khoảng cách...................................................................................12 1.7.2. Mạch chuyển mạch kênh................................................................................................13 1.7.3. Mạch Chuyển mạch gói..................................................................................................14 1.8. Mô hình xử lý tín hiệu............................................................................................................16 1.8.1. Mô hình Client – server..................................................................................................16 1.8.2. Mô hình DNS server.......................................................................................................17 2. Tìm hiểu về thiết bị chuyển mạch Switch và mạng LAN ảo........................................................21 2.1. Tìm hiểu về thiết bị chuyển mạch Switch...................................................................................21 2.1.1 Định nghĩa chuyển mạch.............................................................................................................21 2.1.2 Hoạt động chuyển mạch cơ bản của Switch................................................................................21 2.1.3 Chuyển mạch Lớp 2 và Lớp 3......................................................................................................22 2.1.4 Thiết bị Switch layer 3................................................................................................................24 2.1.5 Chuyển mạch đối xứng và bất đối xứng.......................................................................................25 2.1.6 Bộ đệm.........................................................................................................................................27 2.1.7 Phương pháp chuyển mạch và các chế độ chuyển mạch frame....................................................27 2.1.8 Switch và miền xung đột (Collision Domain).............................................................................29 2.1.9 Switch và miền quảng bá (Broadcast Domain).............................................................................30 2.1.10 Thông tin liên lạc giữa Switch và máy trạm...............................................................................32 2.2. Tìm hiểu mạng LAN ảo..................................................................................................................33 2.2.1. Giới thiệu về VLAN (Virtual Local Area Network)....................................................................33 2.2.2 Miền quảng bá với VLAN và Router...........................................................................................35 2.2.3 Phân loại và hoạt động của VLAN...............................................................................................36 2.2.4 Ưu điểm và ứng dụng của VLAN.................................................................................................39 4 2.2.5 Cấu hình VLAN..............................................................................................................................42 2.2.6. VLAN Trunking Protocol (VTP).................................................................................................46 5 1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống mạng máy tính. 1.1. Định nghĩa hệ thống mạng. Mạng máy tính hay hệ thống mạng là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi được nối kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại... giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng. 1.2. Mục tiêu kết nối mạng máy tính. Trong kỹ thuật mạng, việc quan trọng nhất là vận chuyển dữ liệu giữa các máy. Cùng chia sẻ các tài nguyên chung, bất kỳ người sử dụng nào cũng có quyền khai thác, sử dụng tài nguyên của mạng mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý của nó. Nâng cao độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi một số thành phần của mạng xẩy ra sự cố kỹ thuật thì vẫn duy trì sự hoạt động bình thường của hệ thống. Tạo môi trường giao tiếp giữa người với người. Chinh phục được khoảng cách, con người có thể trao đổi, thảo luận với nhau cách xa nhau hàng nghìn km. 1.3. Các dịch vụ mạng. 1.3.1. Các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính. Cung cấp các dịch vụ truy nhập vào các nguồn thông tin ở xa để khai thác và xử lý thông tin. Cung cấp các dịch vụ mua bán, giao dịch qua mạng... Phát triển các dịch vụ tương tác giữa người với người trên phạm vi diện rộng. Đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin đa dịch vụ, đa phương tiện. Tạo các khả năng làm việc theo nhóm bằng các dịch vụ thư điện tử, video hội nghị, chữa bệnh từ xa ... 6 Xu hướng phát triển các dịch vụ giải trí trực tuyến (Online) hiện đại. Các hình thức dịch vụ truyền hình, nghe nhạc, chơi game trực tuyến qua mạng...... 1.3.2. Các dịch vụ phổ biến trên mạng máy tính. Dịch vụ tệp (File services) cho phép chia sẻ tài nguyên thông tin chung, chuyển giao các tệp dữ liệu từ máy này sang máy khác. Tìm kiếm thông tin và điều khiển truy nhập. Dịch vụ thư điện tử E_Mail (Electronic mail) cung cấp cho người sử dụng phương tiện trao đổi, tranh luận bằng thư điện tử. Dịch vụ thư điện tử giá thành hạ, chuyển phát nhanh, an toàn và nội dung có thể tích hợp các loại dữ liệu. Dịch vụ in ấn: Có thể dùng chung các máy in đắt tiền trên mạng. Cung cấp khả năng đa truy nhập đến máy in, phục vụ đồng thời cho nhiều nhu cầu in khác nhau. Cung cấp các dịch vụ FAX và quản lý được các trang thiết bị in chuyên dụng. Các dịch vụ ứng dụng hướng đối tượng: Sử dụng các dịch vụ thông điệp (Message) làm trung gian tác động đến các đối tượng truyền thông. Đối tượng chỉ bàn giao dữ liệu cho tác nhân (Agent) và tác nhân sẽ bàn giao dữ liệu cho đối tượng đích. Các dịch vụ ứng dụng quản trị luồng công việc trong nhóm làm việc: Định tuyến các tài liệu điện tử giữa những người trong nhóm. Khi chữ ký điện tử được xác nhận trong các phiên giao dịch thì có thể thay thế được nhiều tiến trình mới hiệu quả và nhanh chóng hơn. Dịch vụ cơ sở dữ liệu là dịch vụ phổ biến về các dịch vụ ứng dụng, là các ứng dụng theo mô hình Client/Server. Dịch vụ xử lý phân tán lưu trữ dữ liệu phân tán trên mạng, người dùng trong suốt và dễ sử dụng, đáp ứng các nhu cầu truy nhập của người sử dụng. 1.4. Cấu trúc mạng máy tính. 7 1.4.1. Kiểu điểm – điểm (point to point). Mạng điểm nối điểm (point-to-point network): bao gồm nhiều mối nối giữa các cặp máy tính với nhau. Để chuyển từ nguồn tới đích, một gói có thể phải đi qua các máy trung gian. Thường thì có thể có nhiều đường di chuyển có độ dài khác nhau (từ máy nguồn tới máy đích với số lượng máy trung gian khác nhau). Thuật toán để định tuyến đường truyền giữ vai trò quan trọng trong kỹ thuật này. 1.4.2. Kiểu đa điểm hay quảng bá (point to multipoint, broadcasting). Mạng quảng bá (broadcast network): bao gồm một kênh truyền thông được chia sẻ cho mọi máy trong mạng. Mẫu thông tin ngắn gọi là gói (packet) được gửi ra bởi một máy bất kỳ thì sẽ tới được tất cả máy khác. Trong gói sẽ có một phần ghi địa chỉ gói đó muốn gửi tới. 1.4.3. Một số kiểu hình mạng cơ bản. 1.4.3.1. Mạng hình sao (Star Topology). MAN (từ Anh ngữ: metropolitan area network), hay còn gọi là "mạng đô thị", là mạng có cỡ lớn hơn LAN, phạm vi vài km. Nó có thể bao gồm nhóm các văn phòng gần nhau trong thành phố, nó có thể là công cộng hay tư nhân và có đặc điểm:  Chỉ có tối đa hai dây cáp nối.  Không dùng các kỹ thuật nối chuyển.  Có thể hỗ trợ chung vận chuyển dữ liệu và đàm thoại, hay ngay cả truyền hình. Ngày nay người ta có thể dùng kỹ thuật cáp quang (fiber optical) để truyền tín hiệu. Vận tốc có hiện nay thể đạt đến 10 Gbps. 1.4.3.2. Mang hình tuyến. Mạng bus hay mạng tuyến tính. Các máy nối nhau một cách liên tục thành một hàng từ máy này sang máy kia. 8 1.4.3.3. Mạng vòng. Mạng vòng. Các máy nối nhau như trên và máy cuối lại được nối ngược trở lại với máy đầu tiên tạo thành vòng kín. Thí dụ mạng vòng thẻ bài IBM (IBM token ring). 1.5. Giao thức mạng máy tính. 1.5.1. Khái niệm giao thức mạng máy tính. Các giao thức mạng (protocol) là tập hợp các quy tắc được thiết lập nhằm xác định cách để định dạng, truyền và nhận dữ liệu sao cho các thiết bị mạng máy tính - từ server và router tới endpoint - có thể giao tiếp với nhau, bất kể sự khác biệt về cơ sở hạ tầng, thiết kế hay các tiêu chuẩn cơ bản giữa chúng. Để gửi và nhận thông tin thành công, các thiết bị ở cả hai phía của một trao đổi liên lạc phải chấp nhận và tuân theo các quy ước giao thức. Hỗ trợ cho các giao thức mạng có thể được tích hợp vào phần mềm, phần cứng hoặc cả hai. Các giao thức mạng được tiêu chuẩn hóa cung cấp cho các thiết bị mạng một ngôn ngữ chung. Không có chúng, máy tính sẽ không biết phải giao tiếp với nhau như thế nào. Kết quả là, trừ các mạng đặc biệt cho một kiến trúc cụ thể, chỉ có 1 số mạng có thể hoạt động và không có mạng internet như chúng ta biết ngày nay sẽ không thể tồn tại. Hầu như tất cả người dùng cuối đều dựa vào các giao thức mạng để kết nối với nhau. 1.5.2. Chức năng của giao thức. Đóng gói: Trong quá trình trao đổi thông tin, các gói dữ liệu được thêm vào một số thông tin điều khiển, bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, mã phát hiện lỗi, điều khiển giao thức... Việc thêm thông tin điều khiển vào các gói dữ liệu được gọi là quá trình đóng gói (Encapsulation). Bên thu sẽ được 9 thực hiện ngược lại, thông tin điều khiển sẽ được gỡ bỏ khi gói tin được chuyển từ tầng dưới lên tầng trên. Phân đoạn và hợp lại: Mạng truyền thông chỉ chấp nhận kích thước các gói dữ liệu cố định. Các giao thức ở các tầng thấp cần phải cắt dữ liệu thành những gói có kích thước quy định. Quá trình này gọi là quá trình phân đoạn. Ngược với quá trình phân đoạn bên phát là quá trình hợp lại bên thu. Dữ liệu phân đoạn cần phải được hợp lại thành thông điệp thích hợp ở tầng ứng dụng (Application). Vì vậy vấn đề đảm bảo thứ tự các gói đến đích là rất quan trọng. Gói dữ liệu trao đổi giữa hai thực thể qua giao thức gọi là đơn vị giao thức dữ liệu PDU (Protocol Data Unit). Điều khiển liên kết: Trao đổi thông tin giữa các thưc thể có thể thực hiện theo hai phương thức: hướng liên kết (Connection - Oriented) và không liên kết (Connectionless). Truyền không liên kết không yêu cầu có độ tin cậy cao, không yêu cầu chất lượng dịch vụ và không yêu cầu xác nhận. Ngược lại, truyền theo phương thức hướng liên kết, yêu cầu có độ tin cậy cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ và có xác nhận. Trước khi hai thực thể trao đổi thông tin với nhau, giữa chúng một kết nối được thiết lập và sau khi trao đổi xong, kết nối này sẽ được giải phóng. Giám sát: Các gói tin PDU có thể lưu chuyển độc lập theo các con đường khác nhau, khi đến đích có thể không theo thứ tự như khi phát. Trong phương thức hướng liên kết, các gói tin phải được yêu cầu giám sát. Mỗi một PDU có một mã tập hợp duy nhất và được đăng ký theo tuần tự. Các thực thể nhận sẽ khôi phục thứ tự các gói tin như thứ tự bên phát. Điều khiển lưu lượng liên quan đến khả năng tiếp nhận các gói tin của thực thể bên thu và số lượng hoặc tốc độ của dữ liệu được truyền bởi thực thể bên phát sao cho bên thu không bị tràn ngập, đảm bảo tốc độ cao nhất. Một dạng đơn giản của của điều khiển lưu lượng là thủ tục dừng và đợi (Stop-and Wait), trong đó mỗi PDU đã phát cần phải được xác nhận trước khi truyền gói 10 tin tiếp theo. Có độ tin cậy cao khi truyền một số lượng nhất định dữ liệu mà không cần xác nhận. Kỹ thuật cửa sổ trượt là thí dụ cơ chế này. Điều khiển lưu lượng là một chức năng quan trọng cần phải được thực hiện trong một số giao thức. Điều khiển lỗi là kỹ thuật cần thiết nhằm bảo vệ dữ liệu không bị mất hoặc bị hỏng trong quá trình trao đổi thông tin. Phát hiện và sửa lỗi bao gồm việc phát hiện lỗi trên cơ sở kiểm tra khung và truyền lại các PDU khi có lỗi. Nếu một thực thể nhận xác nhận PDU lỗi, thông thường gói tin đó sẽ phải được phát lại. Đồng bộ hoá: Các thực thể giao thức có các tham số về các biến trạng thái và định nghĩa trạng thái, đó là các tham số về kích thước cửa sổ, tham số liên kết và giá trị thời gian. Hai thực thể truyền thông trong giao thức cần phải đồng thời trong cùng một trạng thái xác định. Ví dụ cùng trạng thái khởi tạo, điểm kiểm tra và huỷ bỏ, được gọi là đồng bộ hoá. Đồng bộ hoá sẽ khó khăn nếu một thực thể chỉ xác định được trạng thái của thực thể khác khi nhận các gói tin. Các gói tin không đến ngay mà phải mất một khoảng thời gian để lưu chuyển từ nguồn đến đích và các gói tin PDU cũng có thể bị thất lạc trong quá trình truyền. Địa chỉ hoá: Hai thực thể có thể truyền thông được với nhau, cần phải nhận dạng được nhau. Trong mạng quảng bá, các thực thể phải nhận dạng định danh của nó trong gói tin. Trong các mạng chuyển mạch, mạng cần nhận biết thực thể đích để định tuyến dữ liệu trước khi thiết lập kết nối. 1.6. Cáp mạng – phương tiện truyền. 1.6.1. Đặc trung cơ bản của đường truyền. Mỗi phương tiện truyền dẫn đều có những tính năng đặc biệt thích hợp với mỗi kiểu dịch vụ cụ thể, nhưng thông thường chúng ta quan tâm đến những yếu tố sau: 11  Chi phí.  Yêu cầu cài đặt.  Độ bảo mật.  Băng thông (bandwidth): được xác định bằng tổng lượng thông tin có thể truyền dẫn trên đường truyền tại một thời điểm. Băng thông là một số xác định, bị giới hạn bởi phương tiện truyền dẫn, kỹ thuật truyền dẫn và thiết bị mạng được sử dụng. Băng thông là một trong những thông số dùng để phân tích độ hiệu quả của đường mạng. Đơn vị của băng thông: + Bps (Bits per second-số bit trong một giây): đây là đơn vị cơ bản của băng thông. + KBps (Kilobits per second): 1 KBps=10 3 bps=1000 Bps. + MBps (Megabits per second): 1 MBps = 10 3 KBps. + GBps (Gigabits per second): 1 GBps = 10 3 MBps. + TBps (Terabits per second): 1 TBps = 103 GBPS. Thông lượng (Throughput): lượng thông tin thực sự được truyền dẫn trên thiết bị tại một thời điểm. Băng tầng cơ sở (baseband): dành toàn bộ băng thông cho một kênh truyền, băng tầng mở rộng (broadband): cho phép nhiều kênh truyền chia sẻ một phương tiện truyền dẫn (chia sẻ băng thông). Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu đi của tín hiệu khi di chuyển trên một phương tiện truyền dẫn. Các nhà thiết kế cáp phải chỉ định các giới hạn về chiều dài dây cáp vì khi cáp dài sẽ dẫn đến tình trạng tín hiệu yếu đi mà không thể phục hồi được. Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference - EMI): bao gồm các nhiễu điện từ bên ngoài làm biến dạng tín hiệu trong một phương tiện truyền dẫn. Nhiễu xuyên kênh (crosstalk): hai dây dẫn đặt kề nhau làm nhiễu lẫn nhau. 12 1.6.2. Các loại cáp mạng. 1.6.2.1. Cáp đồng trục. Là kiểu cáp đầu tiên được dùng trong các LAN, cấu tạo của cáp đồng trục gồm:  Dây dẫn trung tâm: dây đồng hoặc dây đồng bện.  Một lớp cách điện giữa dây dẫn phía ngoài và dây dẫn phía trong.  Dây dẫn ngoài: bao quanh dây dẫn trung tâm dưới dạng dây đồng bện hoặc lá. Dây này có tác dụng bảo vệ dây dẫn trung tâm khỏi nhiễu điện từ và được nối đất để thoát nhiễu.  Ngoài cùng là một lớp vỏ plastic bảo vệ cáp. Ưu điểm của cáp đồng trục: là rẻ tiền, nhẹ, mềm và dễ kéo dây. Cáp mỏng (thin cable/thinnet): có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ RG-58, chiều dài đường chạy tối đa là 185 m. - Cáp RC-58, trở kháng 50 ohm dùng với Ethernet mỏng. - Cáp RC-59, trở kháng 75 ohm dùng cho truyền hình cáp. - Cáp RC-62, trở kháng 93 ohm dùng cho ARCnet. Cáp dày (thick cable/thicknet): có đường kính khoảng 13mm thuộc họ RG-58, chiều dài đường chạy tối đa 500m. So sánh giữa cáp đồng trục mỏng và đồng trục dày: - Chi phí: cáp đồng trục thinnet rẻ nhất, cáp đồng trục thicknet đắt hơn. - Tốc độ: mạng Ethernet sử dụng cáp thinnet có tốc độ tối đa 10Mbps và mạng ARCNet có tốc độ tối đa 2.5Mbps. - EMI: có lớp chống nhiễu nên hạn chế được nhiễu. - Có thể bị nghe trộm tín hiệu trên đường truyền. Cách lắp đặt dây: muốn nối các đoạn cáp đồng trục mỏng lại với nhau ta dùng đầu nối chữ T và đầu BNC. 13 Muốn đấu nối cáp đồng trục dày ta phải dùng một đầu chuyển đổi transceiver và nối kết vào máy tính thông qua cổng AUI. 1.6.2.2. Cáp xoắn đôi. Cáp xoắn đôi gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ. Do giá thành thấp nên cáp xoắn được dùng rất rộng rãi. Có hai loại cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi trong LAN là: loại có vỏ bọc chống nhiễu và loại không có vỏ bọc chống nhiễu.  Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded Twisted- Pair). Gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. Lớp vỏ này có tác dụng chống EMI từ ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong. Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu. Cáp xoắn đôi có bọc ít bị tác động bởi nhiễu điện và truyền tín hiệu xa hơn cáp xoắn đôi trần. Chi phí: đắt tiền hơn Thinnet và UTP nhưng lại rẻ tiền hơn Thicknet và cáp quang. Tốc độ: tốc độ lý thuyết 500Mbps, thực tế khoảng 155Mbps, với đường chạy 100m; tốc độ phổ biến 16Mbps (Token Ring). Độ suy dần: tín hiệu yếu dần nếu cáp càng dài, thông thường chiều dài cáp nên ngắn hơn 100m. Đầu nối: STP sử dụng đầu nối DIN (DB –9).  Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair). Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu. Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT. Do giá thành rẻ nên đã nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục bộ được ưu chuộng 14 nhất. Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100 mét. Do không có vỏ bọc chống nhiễu nên cáp UTP dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do đó thông thường dùng để đi dây trong nhà. Đầu nối dùng đầu RJ-45. Cáp UTP có 5 loại:  Loại 1: truyền âm thanh, tốc độ < 4Mbps.  Loại 2: cáp này gồm bốn dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps.  Loại 3: truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps. Cáp này gồm bốn dây xoắn đôi với ba mắt xoắn trên mỗi foot (foot là đơn vị đo chiều dài, 1 foot = 0.3048 mét).  Loại 4: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc độ đạt được 16 Mbps.  Loại 5: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc độ 100Mbps.  Cáp xoắn có vỏ bọc ScTP-FTP (Screened Twisted-pair). FTP là loại cáp lai tạo giữa cáp UTP và STP, nó hỗ trợ chiều dài tối đa 100m. 1.7. Phân loại mạng. 1.7.1.  Phân loại mạng theo khoảng cách. Mạng GAN (Global Area Network) - Mạng toàn cầu: Mạng GAN thực hiện kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau tạo nên một hệ thống. Thông thường kết nối mạng này được thực hiện thông qua đường truyền mạng viễn thông và thông qua vệ tinh. Mạng Internet là một mạng GAN.  Mạng WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng: Mạng WAN kết nối diện rộng, kết nối các máy tính trong nội bộ giữa các quốc gia hay giữa các quốc gia trên một châu lục hoặc như mạng internet 15 phục vụ các công ty lớn, ngành kinh tế có bán kính diện rộng lớn. Mạng máy tính này được kết nối thông qua đường truyền mạng viễn thông. Các mạng WAN được kết nối với nhau thành mạng GAN hay tự nó đã là mạng GAN.  Mạng MAN (Metropolitan Area Network) - Mạng thành phố: Mạng MAN kết nối các máy tính trong một phạm vi địa lý một đô thị hoặc trung tâm kinh tế xã hội có bán kính hàng trăm Km. Số lượng máy có thể lên đến hàng nghìn. Đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông. Kết nối thông qua mạng truyền thông có tốc độ cao (từ 50-100 Mbit/s).  Mạng LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ: Đây là mạng cục bộ, thực hiện kết nối các máy tính trong cùng một khu vực với bán kính hẹp, thông thường khoảng vài trǎm mét. Kết nối thông qua truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp dẫn đồng trục thay cáp quang mạng. Mạng LAN thường sử dụng trong nội bộ cơ quan/tổ chức…Các mạng LAN có thể được kết nối với nhau tạo thành thành mạng WAN. Mạng LAN thường được lắp đặt trong các công ty, văn phòng nhỏ. Bán kính tối đa giữa các trạm là dưới 1Km. Với số lượng máy trạm từ vài chục đến vài trăm mét (thông thường dưới 100 máy). 1.7.2. Mạch chuyển mạch kênh. Một đặc trưng nổi bật của kĩ thuật này là hai trạm muốn trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một “kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối này được duy trì và dành riêng cho hai trạm cho tới khi cuộc truyền tin kết thúc. Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Quá trình thiết lập cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai đoạn: 16  Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất quá trình này là liên kết các tuyến giữa các trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi. Kênh này đối với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s và được mã hóa 8 bit).  Giai đoạn truyền tin: Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Sự trong suốt thể hiện qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ.  Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được giải phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác. Qua đó, ta nhận thấy mạng chuyển mạch kênh có những ưu điểm nổi bật như chất lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ. Các thiết bị mạng của chuyển mạch kênh đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt. Nhưng ta cũng không thể không nhắc tới những hạn chế của phương thức truyền dữ liệu này như:  Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính không hiệu quả này thể hiện qua hai yếu tố. Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s. Thứ hai là kênh là dành riêng cho một cuộc gọi nhất định. Như vậy, ngay cả khi tín hiệu thoại là “lặng” (không có dữ liệu) thì kênh vẫn không được chia sẻ cho cuộc gọi khác.  Tính an toàn: Do tín hiệu thoại được gửi nguyên bản trên đường truyền nên rất dễ bị nghe trộm. Ngoài ra, đường dây thuê bao hoàn toàn có thể bị lợi dụng để an trộm cước viễn thông.  Khả năng mở rộng của mạng kênh kém: Thứ nhất là do cơ sở hạ tầng khó nâng cấp và tương thích với các thiết bị cũ. Thứ hai, đó là hạn chế của hệ thống báo hiệu vốn đã được sử dụng từ trước đó không có khả năng tùy biến cao. 1.7.3. Mạch Chuyển mạch gói. 17 Trong chuyển mạch gói mỗi bản tin được chia thành các gói tin (packet), có khuôn dạng được quy định trước. Trong mỗi gói cũng có chứa thông tin điều khiển: địa chỉ trạm nguồn, địa chỉ trạm đích và số thứ tự của gói tin,… Các thông tin điều khiển được tối thiểu, chứa các thông tin mà mạng yêu cầu để có thể định tuyến được cho các gói tin qua mạng và đưa nó tới đích. Tại mỗi node trên tuyến gói tin được nhận, nhớ và sau đó thì chuyển tiếp cho tới chạm đích. Vì kỹ thuật chuyển mạch gói trong quá trình truyền tin có thể được định tuyến động để truyền tin. Điều khó khăn nhất đối với chuyển mạch gói là việc tập hợp các gói tin để tạo bản tin bản đầu đặc biệt là khi mà các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích. Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phải được đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng, chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khi hiên tượng mất gói xảy ra. Các ưu điểm của chuyển mạch gói:  Mềm dẻo và hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền rất cao vì trong chuyển mạch gói không có khái niệm kênh cố định và dành riêng, mỗi đường truyền giữa các node có thể được các trạm cùng chia sẻ cho để truyền tin, các gói tin sắp hàng và truyền theo tốc độ rất nhanh trên đường truyền.  Khả năng tryền ưu tiên: Chuyển mạch gói còn có thể sắp thứ tự cho các gói để có thể truyền đi theo mức độ ưu tiên. Trong chuyển mạch gói số cuộc gọi bị từ chối ít hơn nhưng phải chấp nhận một nhược điểm vi thời gian trễ sẽ tăng lên.  Khả năng cung cấp nhiều dịch vụ thoại và phi thoại.  Thích nghi tốt nếu như có lỗi xảy ra: Đặc tính này có được là nhờ khả năng định tuyến động của mạng. Bên cạnh những ưu điểm thì mạng chuyển mạch gói cũng bộ lộ những nhược điểm như: 18  Trễ đường truyền lớn: Do đi qua mỗi trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý trước khi được truyền đi.  Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin.  Tính đa đường có thể gây ra lặp bản tin, làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết.  Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao. 1.8. Mô hình xử lý tín hiệu. 1.8.1. Mô hình Client – server. Mô hình Client Server là mô hình mạng máy tính trong đó các máy tính con được đóng vai trò như một máy khách, chúng làm nhiệm vụ gửi yêu cầu đến các máy chủ. Để máy chủ xử lý yêu cầu và trả kết quả về cho máy khách đó. Nguyên tắc hoạt động. Trong mô hình Client – Server, server chấp nhận tất cả các yêu cầu hợp lệ từ mọi nơi khác nhau trên Internet, sau đó trả kết quả về máy tính đã gửi yêu cầu đó. Máy tính được coi là máy khách khi chúng làm nhiệm vụ gửi yêu cầu đến các máy chủ và đợi câu trả lời được gửi về. Để máy khách và máy chủ có thể giao tiếp được với nhau thì giữa chúng phải có một chuẩn nhất định, và chuẩn đó được gọi là giao thức. Một số giao thức được sử dụng phổ biến hiện nay như: HTTPS, TCP/IP, FTP,… Nếu máy khách muốn lấy được thông tin từ máy chủ, chúng phải tuân theo một giao thức mà máy chủ đó đưa ra. Nếu yêu cầu đó được chấp nhận thì máy chủ sẽ thu thập thông tin và trả về kết quả cho máy khách yêu cầu. Bởi vì Server – máy chủ luôn luôn trong trạng thái sẵn sàng để nhận request từ 19 Client nên chỉ cần client gửi yêu cầu tín hiệu và chấp nhận yêu cầu đó thì Server sẽ trả kết quả về phía Client trong thời gian ngắn nhất. Ưu điểm.  Giúp làm việc trên bất kì một máy tính nào có hỗ trợ giao thức truyền thông. Giao thức chuẩn này cũng giúp các nhà sản xuất tích hợp lên nhiều sản phẩm khác nhau mà không gặp phải khó khăn gì.  Có thể có nhiều server cùng làm một dịch vụ, chúng có thể nằm trên nhiều máy tính hoặc một máy tính.  Chỉ mang đặc điểm của phần mềm mà không hề liên quan đến phần cứng, ngoài yêu cầu duy nhất là server phải có cấu hình cao hơn các client.  Hỗ trợ người dùng nhiều dịch vụ đa dạng và sự tiện dụng bởi khả năng truy cập từ xa.  Cung cấp một nền tảng lý tưởng, cho phép cung cấp tích hợp các kỹ thuật hiện đại như mô hình thiết kế hướng đối tượng, hệ chuyên gia, hệ thông tin địa lý (GIS). Nhược điểm.  Vấn đề bảo mật dữ liệu thông tin đôi khi còn chưa được an toàn, do phải trao đổi dữ liệu giữa 2 máy tính khác nhau ở 2 khu vực địa lý cách xa nhau. Và đây cũng nhược điểm duy nhất của mô hình này.  Tuy nhiên vấn đề này thì có một số giao thức đã hỗ trợ bảo mật dữ liệu khi truyền tải. Giao thức được sử dụng phổ biến như HTTPS. 1.8.2. Mô hình DNS server. DNS là viết tắt của cụm từ Domain Name System, mang ý nghĩa đầy đủ là hệ thống phân giải tên miền. Hiểu một cách ngắn gọn nhất, DNS cơ bản là một hệ thống chuyển đổi các tên miền website mà chúng ta đang sử dụng, ở 20